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电子智能纺织品的发展现状及应用展望(四)——电致发光类智能纺织品
发布者:产业用及无纺布展 | 发布日期:2021/9/22 10:21:13

 

  目前,商业化的电致发光纺织品主要基于 4 种材料,分别为:发光二极管、柔性有机发光二极管、聚合物光纤和发光聚合物。发光二极管(LED)是由含镓、砷、磷、氮等的化合物制成的发光半导体电子元件,其中砷化镓二极管发红光、磷化镓二极管发绿光、碳化硅二极管发黄光、氮化镓二极管发蓝光。LED具有效率高、寿命长、不易破损、反应速度快、可靠性高等传统光源不可及的优点,通过将LED嵌入到纱线中,可制成单色和彩色发光纺织纱线(图1)。


(a)LED纱线及其在服装中的应用示意图
  
  
(b)LED纱线在发光服装中的应用
图1 嵌入LED的纱线及发光服装

  
  柔性有机发光二极管(OLED)又称为有机电激光显示、有机发光半导体。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低的耗电、极高的反应速度、色彩化及制程简单等优点,因而在柔性器件方面具有天然的优势,也使其成为可穿戴智能设备领域中的重要技术。目前,三星智能手机、苹果智能手表等中已经采用了柔性OLED技术;我国柔宇科技首条类六代全柔性显示屏生产线也在2018年 6 月投产,生产的全柔性显示屏可以实现弯曲、折叠、卷曲,且卷曲半径小,可广泛应用于智能穿戴、手机、平板电脑等产品以及智能交通、运动时尚、建筑装饰、机器人、办公教育等各行各业。相信不远的将来,柔性OLED技术能够更普遍地应用在多功能服装上,产生更多样化的产品。  


图2 柔宇科技柔性OLED世界杯限量版产品

  
  聚合物光纤(POF)由高透明聚合物材料而不是二氧化硅或玻璃制成。制作POF主要的材料有两大类:一类是聚甲基丙烯酸甲酯聚合物(PMMA);另一类是含氟聚合物。不同的材料具有不同的光衰减性能和温度应用范围。
  

图3  POF在发光服装中的应用

  
  发光聚合物(Light Emitting Polymer)在电致发光纺织品中应用的基本工艺如下:(1)首先通过丝网印刷工艺在织物上涂透明导电聚合物层,使织物不易透水和气体,同时保持一侧导电性;(2)然后涂发光聚合物层,如聚(对亚苯基亚乙烯基)衍生物(PPV)—— 一种能加工成结晶薄膜的导电聚合物;(3)织物再涂上电极层,完成发光聚合物层及电源平台的构建(图4)。目前,发光聚合物在智能服装中的应用还处于研发阶段。如CSEM(瑞士电子与微技术中心)的研究人员与精密织物供应商Sefar联合设计了一种采用发光聚合物的织物电极,研究人员先将直径约40 μm的金属丝与半透明的聚合物纤维编织成织物,然后依次涂覆透明导电聚合物、有机导电溶液(PEDOT:PSS)、发光聚合物和电极层,从而获得了不含氧化铟锡(ITO)的柔性电极。这种柔性且透明的织物电极能以低成本卷对卷(R2R)工艺进行生产,织物基底中的金属丝具有高导电率,能够确保电极在较长距离仍具有高导电性,使其成为一种理想的透明电极解决方案。


图4 CSEM采用发光聚合物开发的织物电极原理及一种原型